[發明專利]一種基于容錯的多源異構無線傳感網拓撲控制方法

在審

• 申請號: 201510235619.5
• 申請日: 2015-05-11
• 公開（公告）號: CN104837171A
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發明（設計）人: 洪榛;宋婷婷;王瑞;馮藝瀟;屠碧琪;高學江;高金鳳
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10;H04W84/18
• 代理公司: 紹興市越興專利事務所 33220
• 代理人: 蔣衛東

1.一種基于容錯的多源異構無線傳感網拓撲控制方法，其特征在于：包括如下步驟：

1)首先，把監測區域分成兩部分：中間是一個正方形，周圍是一個回型區域包圍；在中間正方形區域內選擇α·H個簇頭，剩下的(H-α·H)個簇頭隨機分布在回型內，其中α和H分別為中間小正方形區域簇頭占優比和網絡中總的簇頭數；

先在中間正方形中隨機選擇一個節點作為簇頭，再在與當前選定簇頭的距離為d_cj的環形區域上且在該區域中的節點中選擇一至兩個節點作為中繼節點：

mnd0≤dcj≤d0---(1)]]>

其中：n表示即將被選為簇頭的節點在其當前的通信半徑下有n個傳感器節點，m表示有m個節點的能量大于這n個節點的平均能量，d₀為簇頭半徑；

按照選擇簇頭，再選擇中繼節點，然后再選擇簇頭的迭代過程持續進行，直至簇頭總數滿足α·H個；再在外面包圍的區域選擇剩下的(H-α·H)個簇頭。

2)繼簇頭數目和位置確定完畢后，當選的簇頭就會向全網廣播含有自己ID、當選狀態、剩余能量和當前節點度的消息包，等待網絡中的非簇頭節點加入；

3)簇調整過程：網絡中的各個節點加入簇以后，使得每個簇的大小在與之間，允許至多有一個簇的大小小于；

4)拓撲維護：考慮到均衡單個節點與整個網絡能量的消耗，均衡網絡負載，組網一段時間后當某個簇頭節點k∈C(C是簇頭集合)的能量值少于能量閾值(是能量閾值比例且隨著網絡的運行時間的增加而減小，E₀是節點的單位初始能量值)，要對簇頭節點按照公式(2)至(13)進行輪換：

Y=MinΣiCk(γΣj,j≠iCk(eT+eR)·lij+zΣj=1NCklij)---(2)]]>

約束條件：

eisT+ejiT+ej′jT=eT,∀i,j,j′∈Ck---(4)]]>

eijR+ejj′R=eR,∀i,j,j′∈Ck---(5)]]>

eisT≤pEi,∀i∈Ck---(6)]]>

ejiT≤pEj,∀i,j∈Ck---(7)]]>

ej′jT≤pEi,∀j′,j∈Ck---(8)]]>

ejj′R≤pEi,∀j,j′∈Ck---(9)]]>

eijR≤pEj,∀i,j∈Ck---(10)]]>

Σj∈Czij=1,∀i,j∈Ck---(11)]]>

0<γ<1????(12)

z>0????(13)

其中，e^T為節點k所在的簇的簇內選出替代簇頭節點后所有節點發送消息消耗的能量，和分別是節點k在的簇內的新選出的簇頭i發送數據到sink、簇成員j發送數據到簇頭i和簇成員j'發送數據到同一個簇內的簇成員j消耗的能量，e^R為點k所在的簇的簇內選出替代簇頭節點后所有節點接收消息消耗的能量，和分別是節點k在的簇內的新選出的簇頭i接收來自簇成員j的數據和簇成員j接收來自同一個簇內的簇成員的j'數據消耗的能量；l_ij為節點i的信道是否被利用，z為節點i分配的信道數，網絡中每個節點分配的信道數為一個整數值；γ為一個調整系數；C_k是節點k所在簇；

采用優化方法來求解公式(2)的最小值，然后把該最小值對應的節點推舉為新的簇頭節點。